城市樞紐互通立交間新增立交方案設(shè)計(jì)分析

黃欽壽

(廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,廣西 南寧 530029)

0 引言

城市快速路立體化交通的安全運(yùn)行與互通立交的間距存在密切關(guān)系。立交間距過小將會(huì)增加事故發(fā)生率和增大項(xiàng)目投資;間距過大則難以協(xié)調(diào)立交與路網(wǎng),大范圍地分隔道路兩側(cè)土地,使路網(wǎng)的整體效益受到極大影響。因此,連續(xù)設(shè)置立交時(shí)保證和滿足一定的間距要求是重點(diǎn),同時(shí)如何進(jìn)行立交類型的選擇和論證立交設(shè)計(jì)方案也是立交設(shè)計(jì)工作者重點(diǎn)關(guān)注的問題。吳江[1]研究得出高速公路互通立交主線同側(cè)出入口最小間距指標(biāo)值。李璨等[2]通過交織車輛強(qiáng)制性變道計(jì)算得出車輛最小交織單元長(zhǎng)度?？盗羟嗟萚3]根據(jù)城市立交和隧道間機(jī)動(dòng)車的行駛特性,建立立交和隧道出入口的間距計(jì)算模型。曹睿明等[4]從互通立交相關(guān)控制因素、立交平縱橫設(shè)計(jì)和橋梁景觀設(shè)計(jì)等方面分析立交總體設(shè)計(jì)方案。周約珥等[5]通過統(tǒng)計(jì)學(xué)分析得出影響山地城市立交基本路段通行能力的主要因素。張慧杰等[6]從互通立交的路網(wǎng)規(guī)劃、位置選取、立交型式、方案比較和投資效益等方面闡述互通立交方案的設(shè)計(jì)思路。曹岳嵩等[7]通過可接受間隙模型計(jì)算單喇叭立交和半苜蓿葉式立交與相交道路組成T 型平面交叉路口的通行能力。孫彥卓[8]從立交功能、控制因素和立交方案比選等方面闡述立交方案設(shè)計(jì)流程。張衛(wèi)華等[9]通過分析交通流與交通沖突數(shù)據(jù)構(gòu)建發(fā)生交通沖突概率的回歸模型。高鵬等[10]論述多影響因素的復(fù)雜立交方案設(shè)計(jì)。

本文以南寧市昆侖大道3.3 km范圍內(nèi)的三座立交為例,對(duì)昆侖金橋立交節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析,對(duì)該節(jié)點(diǎn)增設(shè)立交間距是否合理、采取何種立交形式以保證車輛快速和行人安全通行等問題進(jìn)行論證分析,推薦合理的立交類型和立交方案,為同類型項(xiàng)目提供技術(shù)參考。

1 概述

昆侖大道是南寧市區(qū)江北向東的主要城市快速路。昆侖廂竹立交和昆侖那安立交均為在建三層樞紐互通立交;昆侖金橋立交節(jié)點(diǎn)位于這兩座立交之間,現(xiàn)狀為十字平面交叉信號(hào)燈控制路口,立交間距示意圖見圖1。

圖1 立交間距示意圖

2 連續(xù)設(shè)置立交可行性分析

連續(xù)設(shè)置立交主要控制因素是要保證和滿足一定的立交間距。影響互通式立交間距的主要因素有:用地規(guī)劃、立交間距、合流區(qū)分流區(qū)交通特性、誘導(dǎo)告知標(biāo)志牌的設(shè)置、司機(jī)駕駛順暢度、經(jīng)濟(jì)、景觀因素等。

2.1 用地規(guī)劃

立交周邊土地開發(fā)強(qiáng)度較大,周邊以倉儲(chǔ)、工業(yè)及居住用地為主;道路兩側(cè)的金橋客運(yùn)站、金橋國際物流商區(qū)是大型貨車和小汽車的重要交通吸發(fā)源;立交控制用地面積約為59 333.33 m2。

2.2 立交間距

立交間距與道路等級(jí)和立交形式關(guān)系密切,合理的立交間距保證周邊交通可快速、便捷地通過立交進(jìn)出快速路,對(duì)吸引和分流區(qū)域交通具有十分重要的作用。廂竹大道、那安快速路和昆侖大道均為城市快速路,金橋大道為城市主干路,扣除在建昆侖廂竹立交和昆侖那安立交建設(shè)范圍后,昆侖廂竹立交與金橋大道凈距為850 m,昆侖那安立交與金橋大道凈距為500 m。

2.3 合流區(qū)分流區(qū)交通特性

為保證立交間運(yùn)行車輛合理的交織路段長(zhǎng)度,根據(jù)對(duì)國內(nèi)外立交凈距離(D0值)的分析,德國、澳大利亞規(guī)定互通式立交的最小凈距離為600 m;美國為500～600 m[11];《公路通行能力手冊(cè)》結(jié)論和美國相同[12]。因此,綜合上述取值,最小凈距離值應(yīng)≥600 m。見圖2。

圖2 國內(nèi)外研究要求的立交凈距離示意圖

2.4 誘導(dǎo)預(yù)告標(biāo)志牌的設(shè)置

為保證機(jī)動(dòng)車駕駛者有足夠的時(shí)間讀取路段設(shè)置的誘導(dǎo)告知標(biāo)志牌的信息和做出操作反應(yīng),應(yīng)保證相鄰立交間足夠的距離。根據(jù)規(guī)范[13],在特殊情況下,立交間距受到限制,且入口誘導(dǎo)預(yù)告標(biāo)志牌只能設(shè)置一塊時(shí),應(yīng)設(shè)在入口500 m處,即D0≥500 m。見圖3。

圖3 誘導(dǎo)預(yù)告標(biāo)志牌設(shè)置要求的立交凈距示意圖

3 城市快速路立交設(shè)計(jì)原則

城市快速路立交布設(shè)時(shí),一般遵循以下原則:

(1)立交設(shè)計(jì)要與總體規(guī)劃和交通規(guī)劃協(xié)調(diào)一致,因地制宜,與路網(wǎng)規(guī)劃、周圍景觀相協(xié)調(diào),充分展現(xiàn)城市形象。

(2)立交形式和立交交通量、立交等級(jí)相互適應(yīng),本著經(jīng)濟(jì)、可行的原則,降低運(yùn)營管理費(fèi)用。

(3)快速路上的各個(gè)立交要銜接順暢,保證較高的安全性和效率,分布均衡,立交形式的選擇要滿足現(xiàn)有路網(wǎng)交通要求,同時(shí)要為未來交通增長(zhǎng)提供發(fā)展空間,不能一味追求立交的大和全。

(4)充分結(jié)合立交范圍內(nèi)地形地貌和環(huán)境特征,盡量降低立交高程,利于排水順暢,減少征地拆遷工程量,實(shí)現(xiàn)立交方案經(jīng)濟(jì)合理和美觀實(shí)用。

(5)立交優(yōu)先保證主要轉(zhuǎn)向功能,在滿足相交道路的等級(jí)與交通量的前提下,將次要轉(zhuǎn)向功能引導(dǎo)至相近立交或道路中,簡(jiǎn)化立交形式。

(6)立交需要滿足周邊交通、公共交通和行人通行需求,充分體現(xiàn)以人為本設(shè)計(jì)理念,實(shí)現(xiàn)各種交通走廊的連續(xù)性。

4 立交類型的確定

通過前文分析得知,昆侖金橋立交規(guī)劃控制用地面積為59 333.33 m2;按照最小立交凈距600 m對(duì)昆侖金橋立交進(jìn)行計(jì)算,西側(cè)扣除最小立交凈距600 m后的有效長(zhǎng)度為250 m;東側(cè)昆侖那安立交與金橋大道凈距為500 m,不足以扣除最小立交凈距600 m。

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范[14],快速路與主干路節(jié)點(diǎn)推薦立交形式為立B類(一般立交),主要形式為喇叭形、苜蓿葉形、環(huán)形、菱形、迂回式、組合式全互通或半互通立交;可選形式為立A2類(樞紐立交)和立C類(分離式立交)。昆侖大道作為城市快速路,應(yīng)實(shí)現(xiàn)昆侖大道方向主路機(jī)動(dòng)車交通連續(xù)通行。根據(jù)規(guī)劃和統(tǒng)籌考慮立交對(duì)周圍用地等的影響,針對(duì)昆侖金橋立交提出三個(gè)不同立交設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比分析,分別為立A2類(樞紐立交)、立B類(一般立交)和立C類(分離式立交)。各立交方案效果圖見圖4,各立交方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比說明見表1。

表1 各立交方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

(a)樞紐立交

交通需求與經(jīng)濟(jì)需求的性價(jià)比分析:對(duì)目標(biāo)年的交通需求進(jìn)行預(yù)測(cè),采取樞紐立交時(shí)服務(wù)水平為B級(jí),采用帶平面式一般立交時(shí)服務(wù)水平為C級(jí),雖服務(wù)水平有所下降,但仍能滿足目標(biāo)年的交通需求,并未出現(xiàn)交通擁堵現(xiàn)象。而從建設(shè)投資來看,建設(shè)樞紐立交需引入巨額的投資。因此,巨大的經(jīng)濟(jì)投入雖換來了更好的交通環(huán)境,但該交通環(huán)境的提高并不明顯,交通需求與經(jīng)濟(jì)需求的性價(jià)比不高,反之采用一般立交,更能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)投資和交通運(yùn)行的平衡。

從表1可知,采用一般立交方案能夠充分利用立交控制用地,不突破規(guī)劃用地;能夠與昆侖廂竹立交和昆侖那安立交有效銜接,保證昆侖大道主線連續(xù)快速行駛;有利于增強(qiáng)金橋國際物流園區(qū)對(duì)外交通聯(lián)系;與南寧市快速路系統(tǒng)規(guī)劃協(xié)調(diào)一致。綜合表1優(yōu)缺點(diǎn)分析結(jié)果,推薦采用一般立交方案。

5 一般立交方案的確定

根據(jù)前文分析,提出兩個(gè)一般立交方案進(jìn)行比選:方案一為昆侖大道主線上跨金橋大道地面層菱形立交;方案二為金橋大道地面層上跨昆侖大道主線菱形立交。見圖5。

(a)方案一 菱形立交(昆侖大道主線上跨金橋大道)

5.1 方案一:菱形立交(昆侖大道主線上跨金橋大道地面層)

保證昆侖大道的直行交通,控制不突破立交控制用地,保持金橋大道主線和縱斷面不變,昆侖大道主線上跨金橋大道地面層,金橋大道為十字平面交叉口。方案一立交標(biāo)準(zhǔn)路段和交叉口路段路幅標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖見圖6。

(a)昆侖大道主輔路結(jié)合處

金橋大道在第一層(地面層),與昆侖大道輔道平交,昆侖大道跨線橋在第二層,層間凈空按5 m控制。圖6(a)中昆侖大道主輔路結(jié)合處昆侖大道主線跨線橋?qū)挾葹?7.5 m,機(jī)動(dòng)車為雙向六車道;地面輔道交叉口進(jìn)口段寬度為20.25 m,機(jī)動(dòng)車為單向三車道;地面輔道交叉口出口段寬度為16.75 m,機(jī)動(dòng)車為單向雙車道。圖6(b)中昆侖大道地面輔道交叉口進(jìn)口展寬段寬度為25.75 m,機(jī)動(dòng)車為單向五車道;地面輔道交叉口出口展寬段寬度為19.75 m,機(jī)動(dòng)車為單向三車道。

5.2 方案二:菱形立交(金橋大道上跨昆侖大道主線)

保證昆侖大道的直行交通,控制不突破立交控制用地,保持昆侖大道主線和縱斷面不變,金橋大道上跨昆侖大道,通過在昆侖大道設(shè)計(jì)四個(gè)地面輔道,抬高輔道標(biāo)高與金橋大道組成十字平面交叉口,金橋大道作為交通轉(zhuǎn)換層位于最上層。方案二立交標(biāo)準(zhǔn)路段和交叉口路段路幅標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖見圖7。

(a)昆侖大道主輔路結(jié)合處

該方案中昆侖大道主線在第一層(地面層);金橋大道在第二層,與昆侖大道輔道平交,金橋大道跨越昆侖大道,層間凈空按5 m控制。圖7(a)中昆侖大道主輔路結(jié)合處昆侖大道主線跨線橋?qū)挾葹?7.5 m,機(jī)動(dòng)車為雙向六車道;地面輔道交叉口進(jìn)口段寬度為20.25 m,機(jī)動(dòng)車為單向三車道;地面輔道交叉口出口段寬度為16.75 m,機(jī)動(dòng)車為單向雙車道。圖7(b)中昆侖大道地面輔道交叉口進(jìn)口展寬段寬度為25.75 m,機(jī)動(dòng)車為單向五車道;地面輔道交叉口出口展寬段寬度為19.75 m,機(jī)動(dòng)車為單向三車道。

5.3 一般立交方案對(duì)比說明

兩個(gè)一般立交方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表見表2。

表2 立交方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

綜合表2分析得知:方案一交通組織和景觀性較好,立交周邊出行便利,與水系沖突點(diǎn)少,投資省,因此推薦采用方案一。

6 結(jié)語

隨著城市規(guī)模不斷增大和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,城市立交發(fā)揮著越來越重要的作用。本文結(jié)合城市立交設(shè)計(jì)理念,通過對(duì)南寧市昆侖大道廂竹大道至那安快速路范圍內(nèi)三座立交進(jìn)行研究,在現(xiàn)狀互通立交間增設(shè)新的立交,合理確定立交間距和立交形式,滿足近遠(yuǎn)期交通增長(zhǎng)需求、高效使用土地資源和節(jié)約工程投資,推薦合理的立交方案,對(duì)類似工程具有一定的借鑒意義。